基于故障电流正序分量的配电网故障区段判定方法及系统技术方案

公开了一种基于故障电流正序分量的配电网故障区段判定方法及系统，所述方法为：在配电网各线路区段的安装故障电流监测装置，采集故障电流信息，并且进行对称变换得到各相正序分量；根据故障电流正序分量的故障特性，利用故障电流在故障区域和非故障区域的附加正序故障电流差值筛选出可能的故障区段；之后进一步根据故障区段与非故障区段的附加正序故障电流幅值与相位的区别，进一步确定故障区段位置。本发明专利技术可以利用故障电流监测信息进行快速故障判定，具有重要的理论和实际应用价值。具有重要的理论和实际应用价值。具有重要的理论和实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于故障电流正序分量的配电网故障区段判定方法及系统


[0001]本专利技术涉及配电网故障区段判定方法，特别是涉及了故障电流正序分量故障特性识别。

技术介绍

[0002]根据电网收集的故障信息，可以看出，配电网故障引起的停电事故占全部事故的98％。因此，确定故障位置尤为重要。然而，分布式发电(DG)的接入使配电网络从单电源辐射网络转为双向流动网络，拓扑更加复杂。
[0003]现有解决方案分为两大类，包括基于配电网络自动化信息的方法和基于广域信息的方法。基于配电网自动化信息的方法仅适用于渗透率低(不超过25％)的配电网。基于广域信息的方法包括基于图论知识和人工智能的方法，小波系数比较方法，功率方向比较方法等。由于配电网拓扑结构复杂导致迭代过程易出错，并且计算时间长。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于故障电流正序分量的配电网故障区段判定方法及系统，根据故障电流正序分量幅值比和相角差的故障特性，简化了故障判定的流程，快速区分故障区域和非故障区域，提高了故障判定的效率。
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种基于故障电流正序分量的配电网故障区段判定方法，包括：采集配电网各个区段的附加正序故障电流幅值和相位角；将附加正序故障电流幅值大于电流阈值的区段筛选出来作为可能的故障区段集合；根据故障区段前后的附加正序故障电流的幅值和相位区别从可能的故障区段中进一步筛选出故障区段。
[0006]根据本公开实施例的第二方面，提供一种基于故障电流正序分量的配电网故障区段判定系统，包括：故障电流监测装置，用于采集配电网各个区段的附加正序故障电流幅值和相位角；处理模块，用于将附加正序故障电流幅值大于电流阈值的区段筛选出来作为可能的故障区段集合，并根据故障区段前后的附加正序故障电流的幅值和相位区别从可能的故障区段中进一步筛选出故障区段。
[0007]本专利技术的有益效果是，可利用现有故障监测装置的监测信息进行故障识别，逐步快速判定到故障点所在区域，提高了故障判定的效率和电网运行的稳定性。
附图说明
[0008]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0009]图1为本专利技术一实施例提供的一种配电网故障区段判定系统的结构图。
[0010]图2为本专利技术一实施例提供的一种配电网故障区段判定方法的流程图。
[0011]图3为本专利技术一实施例提供的一种配电网故障区段判定系统的正序分量等效网络图，其中Z
1-Z
n
为支路1～支路n的正序阻抗，Z
S
为主电源的正序阻抗，Z
DG
为分布式电源的正序阻抗，E
’
S
为主电源的正序电动势，E
’
D
为分布式电源的正序电动势，λ故障点到所在区段首端
的长度与该区段总长度的比值。
具体实施方式
[0012]本专利技术的基于故障电流正序分量的配电网故障区段判定方法，利用故障电流监测装置(简称“监测装置”)采集线路区段的电流信号，对abc坐标系下的电流信号进行对称变换得到正序分量，利用FFT算法进行故障电流正序分量提取。根据正序故障电流特性，得到故障区域与非故障区域的正序分量幅值和相位的区别；并且考虑到分布式电源对故障特性的影响，利用分布式电源容量的限制规则得到故障区段的首端和末端的故障电流正序分量幅值比和相角差，可以识别出故障区段。根据配电网拓扑结构复杂的特点，对各个区段首端故障电流监测装置进行故障电流判别，筛选出可能的故障区段集合，之后逐步判定到故障点所在区段。
[0013]图1展示了一种配电网故障区段判定系统的结构图，该配电网故障区段判定系统包括三部分：安装在配电网各个线路区段的故障电流监测装置；故障电流监测装置将采集到的故障电流信息传输到故障区段判定系统的数据库，故障区段判定系统的数据库中还存储有配电网的拓扑结构信息；故障区段判定系统的处理模块根据数据库收到的故障电流信息和拓扑结构信息进行故障区段判定。
[0014]如图2所示一种故障区段判定系统的故障判定流程图，主要包括以下三个步骤。
[0015]步骤1：故障电流监测装置采集配电网各个区段故障电流正序分量的幅值和相位角
[0016]如图3所示的正序分量等效网络图，各馈线区段两端的故障电流监测装置，即M
1,in-M
n,in
和M
1,out-M
n,out
(n为故障电流监测装置的数目，也是区段的数目)，用于监测故障电流。根据叠加定理，配电网故障后各故障电流监测装置处的电流可视为正常运行电流和故障下附加电流的叠加，将故障后的三相电流减去故障前的三相电流，可以得到故障下附加的三相电流为：
[0017][0018][0019]其中:i＝1,2,
…
,n；i
′
a,i,in
、i
′
b,i,in
、i
′
c,i,in
为第i个区段首端监测装置故障下采集的附加的a,b,c三相电流，i
′
a,i,out
、i
′
b,i,out
、i
′
c,i,out
为第i个区段末端监测装置故障下采集的附加的a,b,c三相电流；i
a,i,in
、i
b,i,in
、i
c,i,in
为第i个区段首端监测装置监测到的故障后的a,b,c三相电流；i
as,i,in
、i
bs,i,in
、i
cs,i,in
为第i个区段首端监测装置监测到的故障前的a,b,c三相电流；i
a,i,out
、i
b,i,out
、i
c,i,out
为第i个区段末端监测装置监测到的故障后的a,b,c三相电流；i
as,i,out
、i
bs,i,out
、i
cs,i,out
为第i个区段末端监测装置监测到的故障前的a,b,c三
相电流。
[0020]通过对称变换得到第i个区段首端和末端监测装置处故障下附加的a,b,c三相电流的正序分量：
[0021][0022]其中为第i个区段首端监测装置处故障下附加的a,b,c三相电流的正序分量；为第i个区末端监测装置处故障下附加的a,b,c三相电流的正序分量；α为对称分量变换的复变换因子，α＝e
j120
。
[0023]进一步利用快速傅里叶变换技术，根据和可得到第i个区段监测装置处故障下附加的首端正序电流的工频分量的幅值和相位角以及末端正序电流的工频分量的幅值和相位角
[0024]所有监测装置的附加的正序电流的工频分量的幅值和相位角均通过通信网络发送至故障区段判定系统的数据库。
[0025]步骤2：可能的故障区段筛选
[0026]根据数据库收到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于故障电流正序分量的配电网故障区段判定方法，其特征在于，包括：采集配电网各个区段的附加正序故障电流幅值和相位角；将附加正序故障电流幅值大于电流阈值的区段筛选出来作为可能的故障区段集合；根据故障区段前后的附加正序故障电流的幅值和相位区别从可能的故障区段中进一步筛选出故障区段。2.根据权利要求1所述的配电网故障区段判定方法，其特征在于，采集配电网各个区段的附加正序故障电流幅值和相位角的方法包括：根据下式(1)、(2)得到故障下附加的a,b,c三相电流：根据下式(1)、(2)得到故障下附加的a,b,c三相电流：其中:i＝1,2,
…
,n；i
′
a,i,in
、i
′
b,i,in
、i
′
c,i,in
为第i个区段首端故障下附加的a,b,c三相电流；i
′
a,i,out
、i
′
b,i,out
、i
′
c,i,out
为第i个区段末端附加的a,b,c三相电流；i
a,i,in
、i
b,i,in
、i
c,i,in
为第i个区段首端故障后的a,b,c三相电流；i
as,i,in
、i
bs,i,in
、i
cs,i,in
为第i个区段首端故障前的a,b,c三相电流；i
a,i,out
、i
b,i,out
、i
c,i,out
为第i个区段末端故障后的a,b,c三相电流；i
as,i,out
、i
bs,i,out
、i
cs,i,out
为第i个区段末端故障前的a,b,c三相电流；通过对称变换得到第i个区段首端和末端故障下附加的a,b,c三相电流的正序分量：其中为第i个区段首端故障下附加的a,b,c三相电流的正序分量；为第i个区末端故障下附加的a,b,c三相电流的正序分量；α为对称分量变换的复变换因子，利用快速傅里叶变换算法，根据和可得到第i个区段故障下附加的首端正序电流的工频分量的幅值和相位角以及末端正序电流的工
频分量的幅值和相位角3.根据权利要求2所述的配电网故障区段判定方法，其特征在于，可能的故障区段筛选方法包括：(1)初始化正整数集合A为空集；设置正整数j＝1；(2)若则A＝A∪{j}；否则保持集合A不变；式中，I
th
为电流阈值；(3)j＝j+1；若j>n，则筛选结束；否则重复(2)。4.根据权利要求3所述的配电网故障区段判定方法，其特征在于，从可能的故障区段中进一步筛选出故障区段的方法包括：(1)设置k＝1，i＝1，m＝|A|，即m表示集合A中元素的个数；(2)令k＝A[i]，即将集合A中第i个元素赋值给k，k的物理意义表示可能存在故障的区段的编号，根据基尔霍夫定理以及配电网的拓扑结构信息得到下式(4)所示的判据：(3)i＝i+1；若满足判据，则输出区段k为故障区段；否则进一步判断i，若i>m，则停止定位判断，否则返回(2)。5.一种基于故障电流正序分量的配电网故障区...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚永峰，王慧萍，王启哲，夏西宾，黄永，贾佳，康凯，乐健，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司封丘县供电公司，
类型：发明
国别省市：